《单片机原理及应用A》课程设计学院：电气工程学院题目：基于单片机的里程表设计起止时间：2016年8月22日至2016年9月9日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016年8月20日《单片机原理及应用A》课程设计任务书学院：电气工程学院题目：基于单片机的里程表设计起止时间：2016年8月22日至2016年9月9日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2016年8月20日摘要：本次设计是采用MSC-51系列单片机中的STC89C52RC和YL-57霍尔传感器模块以及24C02B(E2PROM)模块构成的低成本电子式里程表。

单片机STC89C52RC是一款低功耗、高性能的CMOS8位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域都是用它。

YL-57霍尔传感器模块是有磁场切割就有TTL 电平信号输出，该模块包括一个74HC04和一块3144霍尔传感器，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。

硬件电路主要包括单片机、霍尔磁感应检测模块、显示模块、蜂鸣器以及控制设备等5部分。

由LCD1602液晶模块构成系统显示模块；测速控制电路由YL-57霍尔传感器模块和预设速度值比较警告电路组成，同时将行驶里程数存入E2PROM使里程数断电不丢失；用户根据需要预先输入车轮周长和限速速速，测量实际行驶速度，发出警告信号（蜂鸣器蜂鸣），敦促驾驶员减速行驶。

软件部分包括了主程序、显示子程序、E2PROM读写子程序。

关键词：STC89C52RC；YL-57霍尔传感器模块；24C02B(E2PROM) 模块目录1. 系统功能 (1)2. 系统方案设计 (2)3. 系统硬件电路的设计 (9)3.1单片机系统及显示电路 (9)3.2霍尔元件测速模块电路 (12)3.3里程数据存储模块电路 (12)4. 系统程序的设计 (12)4.1霍尔模块测速的算法设计 (12)4.2系统流程图 (13)4.3霍尔模块测速数据接收中断程序 (13)5. 调试及性能分析. (14)5.1调试 (14)5.2性能指标 (14)6. 收获与体会 (14)7. 参考文献 (16)8. 附录1：源程序清单 (17)附录2：制作实物照片 (17)1.系统功能随着现代科学技术的发展，人们使用不同手段外出的机会逐渐增多，像单车、摩托、汽车、巴士等。

然而这些各不相同的交通工具由于应用场合和自身结构设计的不同产生了各种各样的车速里程表，即使同一种类的交通工具也因测速方法和生产厂家的不同产生了不同型号的车速里程表。

种类繁多的行车里程表，不仅减小了里程表的适用范围，降低了器件的通用性，更给这些交通工具的维护更换带来不小困难，而且由于量产规模的减小增加了单个里程表的价格。

同时市场上销售的很多里程表功能单一，无法满足不同用户对单里程、总里程、超速报警等各种功能的需求。

在这种背景下，这次课设希望设计出一种精度高、可靠性高、价格合适、功能丰富且的电子里程表。

在本课设中，利用安装在汽车转轴上的磁铁，在汽车行驶中，磁铁随着车轮做圆周运动，从而使霍尔元件产生脉冲，这些脉冲可由单片机外部中断INT0记录，再通过相关公式计算得到车速及里程信息，用一个LCD1602显示，从而得到车速和里程等信息。

在里程信息的存储功能上，采用了广泛使用的串行EEPROM芯片AT24C02N，每秒将芯片内的里程信息更新一次，掉电情况下也不会丢失里程数据。

以单片机为核心的智能电子里程表，不仅可以显示车辆行驶的总里程，还可以显示车速，以及实现超速报警等功能，并具有较强的再开发能力。

该系统可以方便的实现汽车速度、行驶里程的测量和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，有利于我们日常生活和汽车生产业的发展，也可以当作测速处理模块嵌入其它系统中。

该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于多种环境下进行速度里程测量，有广泛的应用前景。

2. 系统方案论设计2.1设计过程一个以单片机为核心的电子里程表，需要实现的功能为：（1）能够准确的显示当前的行驶速度以及行驶的距离。

（2）一旦发现超过了当前速度预设速度值，蜂鸣器蜂鸣警报驾驶员减速行驶，速度恢复正常停止警报。

（3）系统的显示方式为采用LCD1602液晶屏显示。

（4）系统通过将里程数据写入EEPROM芯片AT24C02中，保证在掉电情况下也不会丢失里程数据。

（5）通过扫描按键的方式，当按下指定按键后可以将总里程数清零，实现总里程重新计数。

2.2设计总体方案及其论证本设计要实现的功能是：实时显示当前行驶速度值，并且在当前速度超过系统预设速度时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行警报提示，敦促驾驶员减速到安全速度，蜂鸣器停止鸣响，系统通过IIC总线协议将当前里程数写入EEPROM芯片实现断电记忆功能。

1)速度测量：对当前行驶速度进行测量与限制数值比较并在显示器显示。

2)显示：LCD1602就地显示此时此刻行驶速度和行驶的总里程数据。

3)里程存储：通过每秒操作EEPROM将里程数据写入，提供里程数断电保护功能。

同时通过按键实现清零功能。

依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：（1）速度值采集模块（2）数据处理模块（3）用户交互模块其中速度值采集模块使用的是YL-57霍尔传感器模块，它使用单路TTL电平信号输出，接口简单，而且无需校准。

测速电路搭建简单。

数据处理模块使用的是STC89C52RC单片机，其完成霍尔传感器数据的采集、运算和逻辑控制的功能。

通过运算计算出当前速度值以及行驶的总里程数。

同时与系统预设安全行驶速度进行比较，提示驾驶员是否超速行驶，并将里程数据存储到外部EEPROM。

用户交互模块主要由按键、1602点阵液晶、蜂鸣器构成。

其中按键用于用户清零总里程数据，1602用于当前速度，总里程显示，蜂鸣器用于提示用户。

按照系统的设计功能所要求的，电子里程表系统原理图如下图2.2.1所示：图2.2.1 电子里程表系统原理图单片机作为主控制器，主要负责处理由霍尔传感器送来的电平数，并把处理好的数据送向显示器模块，霍尔传感器主要用来采集车轴的转动圈数信息，并把所采集到得数据送向单片机，按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和里程数的清零操作。

蜂鸣器电路就是用三极管来实现控制的，用来提示用户已超过设定的安全速度。

2.3 器件选定2.3.1霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。

后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

YL-57霍尔传感器模块是利用霍尔效应把强弱交替的磁信号转换为电平脉冲信号的器件。

把霍尔3144安装在靠近车轮的固定支架上，磁铁安装在随车轮转动的地方，当磁铁靠近3144时，霍尔第三脚输出0V电平，YL-57模块将3144信号处理后以TTL电平信号通过DO脚输出，模块无触发，输出低电平，模块有触发，输出高电平。

单片机通过相关公式算出里程、速度等各值。

YL-57霍尔传感器的优点是稳定可靠和安装简易。

图2.3.1 YL-57霍尔传感器实物图YL-57霍尔传感器产品参数：模块说明1 .尺寸：2.7 cm* 1.4 cm2 .主要芯片：74HC04 、3144 霍尔传感器3 .工作电压：直流 5 伏接口说明1 .VCC 外接 5V 电压2 .GND 外接 GND3 .DO 小板数字量开关量输出接口（ 0 和 1 ）2.3.2 3144电气特性VDD=8V，T = 25℃。

电气特性如表2.3.1。

表2.3.1 3144霍尔传感器电气特性2.3.3引脚说明YL-57霍尔传感器模块引脚说明如表2.3.3所示：表2.3.3 YL-57霍尔传感器模块引脚说明pin 名称注释1 VCC 外接5V电压2 GND 外接地GND3 DO 数字量输出接口（0和1）2.4 STC89C52RC单片机2.4.1单片机介绍STC89C52RC是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机[2]。

该器件采用STC高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC的STC89C52RC是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

STC89C52RC功能强大，价格低廉，可靠耐用，拥有很强的保密功能。

STC89C52RC引脚图如图2.4.1所示。

图2.4.1 STC89C52RC引脚图2.4.2单片机引脚说明VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻[4]。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。